RU2514334C1

RU2514334C1 - Drum cooler

Info

Publication number: RU2514334C1
Application number: RU2012157116/06A
Authority: RU
Inventors: Борис Михайлович Шурупов; Антон Павлович Пиганов; Владимир Федорович Салофутдинов; Константин Эдуардович Тартаковский
Original assignee: Зао "Инкор Инжиниринг"
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-04-27

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry.

SUBSTANCE: drum cooler can convey and cool hot lumps, for example, calcined coke with heat recovery for process and economic purposes. Lumps are transferred inside revolving inclined tubular space while cooling water flows in surrounding jacket. Flexible pressure hoses are connected to unions of water inlet and outlet nearby "hot" and "cold" ends of the drum while the drum swings left and right incline. Lengthwise flat radial plate is made along generatrix of tubular space to lift cooled lumps and to throw them onto the shell.

EFFECT: simplified design, higher efficiency of cooling.

4 dwg

Description

Барабанный охладитель относится к теплообменным устройствам непрерывного действия. Он предназначен для применения в тех областях, где требуется транспортирование и охлаждение горячего кускового массива с утилизацией тепла для технологических и хозяйственных целей. Изобретение может быть применено, например, в нефтеперерабатывающей промышленности в составе установки прокаливания нефтяного кокса.Drum cooler refers to continuous heat exchangers. It is intended for use in areas where transportation and cooling of the hot lump massif with heat recovery for technological and economic purposes is required. The invention can be applied, for example, in the oil refining industry as part of an oil coke calcination unit.

Известен воздухоподогреватель для утилизации тепла дымовых газов (пат. RU 2162584 C2, F28D 19/02, опубл. 27.01.2001. Бюл. №3). Он содержит вращающийся на роликоопорах вокруг наклонной оси корпус с центральной вставкой (т.е. трубным пространством) для дымовых газов, движущихся по ней снизу вверх, и наружным межтрубным пространством для встречного движения нагнетаемого воздуха, который через стенку нагревается дымовыми газами и перемещается вниз к вентилятору. Межтрубное и трубное пространства соединены между собой перетоками, по которым пересыпается в качестве промежуточного теплоносителя крупнозернистый песок. Однако такую конструкцию теплообменного аппарата невозможно применить для твердого и жидкого веществ, которые в нашем случае должны участвовать в теплообмене. Для перемещения и охлаждения твердого кускового массива можно использовать вращающееся трубное пространство без каких-либо перетоков в межтрубное пространство, при этом наклон его оси должен быть выполнен в противоположную сторону (“горячий” конец должен быть выше “холодного”) - для того чтобы охлаждаемый материал имел возможность перемещаться под действием сил гравитации. Межтрубное пространство может представлять собой проточную водяную рубашку.Known air heater for heat recovery of flue gases (US Pat. RU 2162584 C2, F28D 19/02, publ. 01/27/2001. Bull. No. 3). It contains a housing rotating on rollers around an inclined axis with a central insert (i.e., a tube space) for flue gases moving upward along it, and an outer annulus for oncoming movement of the injected air, which is heated by the flue gases through the wall and moves down to to the fan. The annular and tube spaces are interconnected by flows, through which coarse-grained sand is poured as an intermediate coolant. However, such a design of a heat exchanger cannot be applied to solid and liquid substances, which in our case must participate in heat transfer. To move and cool a solid lump array, you can use a rotating tube space without any overflows into the annulus, while the axis should be tilted in the opposite direction (the “hot” end should be higher than the “cold”) so that the material to be cooled had the ability to move under the action of gravitational forces. The annulus may be a flowing water jacket.

Известен вращающийся холодильник для охлаждения кокса (пат. RU 2453578 C1, C10B, опубл. 20.06.2012, прототип). Он содержит выполненные в виде барабана трубное пространство и окружающую его водяную рубашку. Барабан для осуществления вращения оснащен наружными приводным и опорными устройствами. По всей длине водяная рубашка разделена на секционные зоны радиальными плоскими перегородками. В зоне “горячего” загрузочного конца барабана в перегородках проделаны отверстия для петлевого перетока воды, т.е. внутри рубашки образованы соседствующие продольные противоточно движущиеся горячие и холодные потоки. В зоне “холодного” разгрузочного конца барабана из рубашки выведены к его центру радиальные спицеобразные трубы, которые присоединяют каждый сектор рубашки к коаксиально смонтированным в барабане внутреннему напорному или наружному сливному трубопроводам. Эти трубопроводы (вращающиеся вместе в барабаном) протянуты за пределы зоны работы холодильника и, хотя водораспределительное устройство для этих вращающихся трубопроводов не показано, естественно, обе коаксиальные трубы должны быть через уплотнительные устройства присоединены к неподвижным напорной и сливной магистралям.Known rotating refrigerator for cooling coke (US Pat. RU 2453578 C1, C10B, publ. 20.06.2012, prototype). It contains a tubular space made in the form of a drum and a water jacket surrounding it. The rotation drum is equipped with external drive and support devices. Over the entire length, the water jacket is divided into sectional zones by radial flat partitions. In the area of the “hot” loading end of the drum, partitions were made in the partitions for loop water flow, i.e. adjacent longitudinal countercurrently moving hot and cold flows are formed inside the shirt. In the zone of the “cold” discharge end of the drum, radial spoke tubes are brought out of the shirt to its center, which connect each sector of the shirt to the internal pressure or external drain pipelines coaxially mounted in the drum. These pipelines (rotating together in a drum) are extended outside the operating area of the refrigerator, and although the water distribution device for these rotating pipelines is not shown, of course, both coaxial pipes must be connected to the stationary pressure and drain lines through the sealing devices.

Недостатком прототипа является обустройство в рубашке по всей ее длине противоточных горячих и холодных потоков, в результате чего снижается эффективность охлаждения.The disadvantage of the prototype is the arrangement in the shirt along its entire length countercurrent hot and cold flows, resulting in reduced cooling efficiency.

Еще один недостаток - спицеобразное трубопроводное подсоединение рубашки к коаксиальным напорному и сливному трубопроводам. Эти “спицы” создают дополнительное сопротивление самовыгружающемуся из трубного пространства коксу и подвергаются усиленному износу.Another drawback is the spoke-like pipe connection of the shirt to the coaxial pressure and drain pipelines. These “spokes” create additional resistance to coke self-discharging from the tube space and are subject to increased wear.

Определенную проблему также представляет собой подсоединение соосных вращающихся напорного и сливного трубопроводов к стационарным магистралям.A certain problem is also the connection of coaxial rotating pressure and drain pipelines to stationary pipelines.

Изобретение барабанного охладителя устраняет указанные недостатки.The invention of a drum cooler eliminates these drawbacks.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении перемещения в трубном пространстве вращающегося барабанного охладителя горячего кускового массива (например, прокаленного нефтяного кокса) под действием сил гравитации. При этом осуществляется эффективная прямоточная передача тепла водяной рубашке. Охлаждающая вода нагревается в процессе работы и может быть утилизирована для технологических и хозяйственных нужд.The technical result of the invention is to provide movement in the tube space of the rotating drum cooler of the hot lump array (for example, calcined petroleum coke) under the action of gravity. At the same time, efficient direct-flow heat transfer to the water jacket is carried out. Cooling water is heated during operation and can be disposed of for technological and household needs.

Для достижения указанного результата в барабанном охладителе, выполненном в виде вращающегося вокруг наклонной оси прямоточного теплообменного устройства типа “труба в трубе”, по трубному пространству которого силами гравитации перемещается охлаждаемый бесконтактным способом высокотемпературный кусковой массив, например, прокаленный нефтяной кокс, а межтрубное пространство выполнено в виде проточной водяной рубашки, имеющем наружные опорные и упорную роликовые станции, электромеханический привод с подвенцовой шестерней на выходном валу, зацепляющейся с цилиндрическим зубчатым венцом, закрепленным на наружной поверхности оболочки, для входа и выхода охлаждающей воды на штуцерах входа и выхода воды герметично закреплены гибкие напорные рукава, а его барабан совершает возвратно-вращательное движение на пол-оборота в каждую сторону, для чего привод снабжен электромагнитным тормозом и реверсивным устройством пуска электродвигателя, управляемыми конечным выключателем, срабатывающим при достижении барабаном одного из крайних положений, при этом по всей длине цилиндрического трубного пространства вдоль одной из его образующих выполнена продольная плоская радиально-направленная к центру пластина, способная при каждом полуцикле вращения барабана поднимать кусковой массив охлаждаемого материала и сбрасывать его на внутреннюю стенку оболочки.To achieve this result, in a drum cooler, made in the form of a pipe-in-pipe type direct-flow heat exchanger rotating around an inclined axis, through the tube space of which a high-temperature lump mass cooled by a non-contact method, for example, calcined petroleum coke, moves and the annulus is made in in the form of a flowing water jacket having external supporting and persistent roller stations, an electromechanical drive with a pinion gear at the exit flexible pressure hoses are hermetically fixed on the inlet and outlet of the water on the fittings of the inlet and outlet of the water, and its drum makes a half-turn back and forth movement for of which the drive is equipped with an electromagnetic brake and a reversible electric motor starting device, controlled by a limit switch that is activated when the drum reaches one of the extreme positions, while the entire length of the indricheskogo tube space along one of its generators is made flat longitudinal radially-directed toward the center of the plate, capable of rotating the drum at each half-cycle of raising lumpy solid material being cooled and dump it on the inner wall of the shell.

На фиг.1 представлен боковой вид барабанного охладителя в среднем положении, на фиг.2 - продольный разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 - поперечный разрез Б-Б на фиг.1, на фиг.4 - поперечный разрез В-В на фиг.1.Figure 1 shows a side view of the drum cooler in the middle position, figure 2 is a longitudinal section aa in figure 1, figure 3 is a cross section bb in figure 1, figure 4 is a cross section BB in FIG.

Примечание. В дальнейшем, изображенное на фиг.1 среднее положение вращающегося барабанного охладителя условно принято за мгновенно остановленное и имеющее “верх” и “низ” - для определения местоположения отдельных элементов конструкции.Note. Further, the middle position of the rotating drum cooler shown in Fig. 1 is conventionally taken to be instantly stopped and having “top” and “bottom” to determine the location of individual structural elements.

Барабанный охладитель представляет собой наклонно установленный длинномерный теплообменник типа “труба в трубе”, работающий по принципу прямотока. Он состоит из трубного пространства 1 и водяной рубашки 2, заключенных в герметичную оболочку 3. Трубное пространство имеет открытые торцы, к которым подведены неподвижно установленные загрузочное 4 и разгрузочное 5 устройства.The drum cooler is an obliquely mounted long pipe-in-pipe heat exchanger operating on the principle of direct flow. It consists of a tube space 1 and a water jacket 2 enclosed in an airtight shell 3. The tube space has open ends to which are fixedly mounted loading 4 and unloading 5 devices.

На наружной цилиндрической поверхности оболочки 3 неподвижно, например сваркой, закреплены цилиндрические бандажи 6, опирающиеся на способные вращаться ролики 7 опорных станций 8, и конический бандаж 9, опирающийся на ролики 10 упорной станции 11. Станции 8 и 11 неподвижно установлены на бетонном основании. На цилиндрической или торцовой поверхностях оболочки 3 выполнены штуцеры входа 12 и выхода 13 охлаждающей воды, к которым герметично прикреплены гибкие напорные, например, резино-тканевые рукава 14 и 15. Если необходимо, возможно большее чем по одному, количество штуцеров 12 и 13 и рукавов 14 и 15.On the outer cylindrical surface of the shell 3, for example, by means of welding, cylindrical bands 6 are fixed, supported by rotatable rollers 7 of the support stations 8, and a conical band 9, supported by the rollers 10 of the support station 11. Stations 8 and 11 are fixedly mounted on a concrete base. On the cylindrical or end surfaces of the shell 3, there are made fittings for the inlet 12 and outlet 13 of cooling water, to which flexible pressure head, for example, rubber-fabric hoses 14 and 15 are hermetically attached. If necessary, possibly more than one at a time, the number of fittings 12 and 13 and hoses 14 and 15.

Для защиты от износа внутренняя поверхность трубного пространства 1 может быть покрыта шамотной футеровкой 16 (полностью или только частично - в зоне “горячего” конца у загрузочного устройства 4).To protect against wear, the inner surface of the pipe space 1 can be covered with fireclay lining 16 (fully or only partially in the zone of the "hot" end at the boot device 4).

Внутри оболочки 3 вдоль ее “нижней” образующей по всей длине трубного пространства неподвижно закреплена, например приварена, продольная плоская радиально-направленная к центру пластина 17. Вращение барабанного охладителя осуществляется электромеханическим приводом 18. Привод неподвижно установлен на бетонном основании и содержит электродвигатель 19, электромагнитный тормоз 20 и редуктор 21. На выходном валу редуктора 21 насажена подвенцовая шестерня 22, входящая в зацепление с зубчатым венцом 23, который закреплен на наружной поверхности оболочки 3. Для управления электродвигателем 19 привода 18 служат реверсивное устройство 24 и электроразводка 25 (поз.24 и 25 изображены на фиг.1 условно), а также двухсторонний конечный выключатель 26 и упорная радиальная пластина 27, закрепленная на “верхней” образующей оболочки 3.Inside the shell 3 along its “lower” generatrix along the entire length of the tube space, a plate 17 is fixed, for example, longitudinally radially directed to the center of the plate 17. The drum cooler is rotated by an electromechanical drive 18. The drive is fixedly mounted on a concrete base and contains an electromagnetic motor 19 the brake 20 and the gear 21. The output gear 22 is engaged on the output shaft of the gear 21, which engages with the ring gear 23, which is mounted on the outer surface bolts 3. To control the electric motor 19 of the drive 18, a reversing device 24 and an electrical wiring 25 are used (pos. 24 and 25 are conventionally shown in FIG. 1), as well as a two-sided limit switch 26 and a thrust radial plate 27 fixed to the “upper” forming shell 3 .

Работа барабанного охладителя осуществляется следующим образом. Подлежащий охлаждению горячий кусковой материал, например прокаленный нефтяной кокс, подается через загрузочное устройство 4 в трубное пространство 1. Барабанный охладитель своими бандажами 6 и 9 опирается соответственно на вращающиеся ролики 7 и 10 опорных 8 и упорной 11 станций. При включенном электродвигателе 19 привод 18 с помощью редуктора 21, подвенцовой шестерни 22 и зубчатого венца 23 производит полуоборот оболочки 3 вокруг ее оси до тех пор, пока упорная пластина 27 не нажмет на один из контактов конечного выключателя 26. По сигналу конечного выключателя 26 срабатывает электромагнитный тормоз 20 и вращение барабана прекращается. После торможения и полной остановки барабана реверсивное устройство 24 с помощью электроразводки 25 производит переключение полюсов электродвигателя 19, который опять включается в работу с вращением в противоположную сторону. Благодаря возвратно-вращательному движению, не требуется создание на оболочке 3 специальных водоподающего и водопринимающего устройств с уплотнением подвижных поверхностей, а применены гибкие, например резино-тканевые, напорные рукава 14 и 15, герметично присоединенные, соответственно, к штуцерам входа 12 и выхода 13 охлаждающей (и одновременно нагреваемой) воды. В процессе работы штуцеры 12 и 13 совершают перемещение из верхнего в нижнее положение и обратно, а рукава 14 и 15, следуя за ними, осуществляют надежный переток воды в рубашке 2. Перемещение охлаждаемого кускового массива в трубном пространстве 1 происходит за счет его подъема пластиной 17 выше диаметральной плоскости барабанного охладителя и гравитационного обрушения поднятого материала на футеровку 16 или (там, где ее нет) - на внутреннюю поверхность наклонной вращающейся оболочки 3. С “холодного” конца трубного пространства кусковой массив самовыгружается в разгрузочное устройство 5.The operation of the drum cooler is as follows. The hot lump material to be cooled, for example, calcined petroleum coke, is fed through the charging device 4 into the pipe space 1. The drum cooler with its bandages 6 and 9 rests on the rotating rollers 7 and 10 of the support 8 and thrust 11 stations, respectively. When the motor 19 is turned on, the actuator 18 with the help of a gearbox 21, a bridle gear 22 and a ring gear 23 makes a half-turn of the casing 3 around its axis until the thrust plate 27 presses one of the contacts of the limit switch 26. The signal of the limit switch 26 triggers an electromagnetic the brake 20 and the rotation of the drum stops. After braking and a complete stop of the drum, the reversing device 24 by means of electrical wiring 25 switches the poles of the electric motor 19, which is again included in the work with rotation in the opposite direction. Thanks to the reciprocating movement, it is not necessary to create on the shell 3 special water supply and water receiving devices with sealing of moving surfaces, but flexible, for example rubber-fabric, pressure hoses 14 and 15 are used, hermetically connected, respectively, to the fittings of the inlet 12 and the outlet 13 of the cooling (and at the same time heated) water. In the process, the fittings 12 and 13 move from the upper to the lower position and back, and the sleeves 14 and 15, following them, carry out a reliable flow of water in the jacket 2. The movement of the cooled lump in the tube space 1 is due to its lifting plate 17 above the diametrical plane of the drum cooler and the gravitational collapse of the raised material onto the lining 16 or (where it does not exist) - onto the inner surface of the inclined rotating shell 3. From the “cold” end of the tube space, the lump mass amovygruzhaetsya in the discharge device 5.

Барабанный охладитель предназначен для работы в составе автоматической технологической линии, на которой производится горячий кусковой материал, например в установке прокаливания нефтяного кокса, которому требуется охлаждение для дальнейшего транспортирования.The drum cooler is designed to operate as part of an automatic production line where hot lump material is produced, for example, in an oil coke calcination unit that requires cooling for further transportation.

Claims

A drum cooler in the form of a pipe-in-pipe type direct-flow heat exchanger rotating around an inclined axis, through the tube space of which a high-temperature lump mass, such as calcined petroleum coke, is cooled by a non-contact method, and the annulus is made in the form of a flowing water jacket having external supporting and persistent roller stations, an electromechanical drive with a pinion gear on the output shaft, engaged with a cylindrical gear a core mounted on the outer surface of the shell, characterized in that for the inlet and outlet of the cooling water it is equipped with flexible pressure hoses that are tightly fixed on the inlet and outlet of the water, its drum rotates half a turn in each direction, for which the drive equipped with an electromagnetic brake and a reversing motor starter, controlled by a limit switch, triggered when the drum reaches one of the extreme positions, while along the entire length of the cylindrical t Of the cutting space along one of its generators, a longitudinal flat plate radially directed toward the center is made, capable of lifting a lumped array of the cooled material and dumping it onto the inner wall of the shell with each half-cycle of rotation of the drum.